I CP-AES法測定水泥中的氧化鎂

凌美英，尹 娜

（福建省產品質量檢驗研究院 福建 福州 350002）

水泥是一種需求量很大、用途廣泛的建筑材料。其中不同氧化鎂的含量對水泥產品的性能和質量有著不同的影響。目前國家標準規定水泥中氧化鎂含量的測定方法是采用EDTA絡合滴定法[1]和原子吸收光譜法，這些傳統的化學分析方法，耗時長、繁瑣、工作量大。其中最常用的EDTA絡合滴定法，它測定的是鈣、鎂、錳的總量，差減法（鈣、鎂、錳的總量減去鈣和錳的含量）測得氧化鎂的含量。電感耦合等離子體發射光譜分析（ICP-AES）技術，由于具有較高的原子化、蒸發和激發能力，可以避免一般分析方法的基體干擾、化學干擾，從而使基體效應和共有元素的影響變得不明顯，并且可以多元素同時測定（可同時測定三氧化二鐵、三氧化二鋁、一氧化錳、氧化鉀、氧化鈉、二氧化鈦等），有時實驗室需要測定水泥中的多種成分，用電感耦合等離子體發射光譜法測定即顯示其極大的優勢（省時）。校準曲線的線性范圍可達5個數量級以上，在大多數情況下，元素濃度與測量信號呈簡單的線性關系[2]。

通用硅酸鹽水泥的生產工藝是經過高溫煅燒而成的，經過高溫煅燒后其中鎂主要是以氧化鎂的形式存在。本方法采用ICP-AES技術檢測水泥中的氧化鎂，其方法原理與國標GB/T 176-2008標準中的氧化鎂的測定——原子吸收光譜法（基準法）是相同的，都是通過測定溶液中的鎂離子濃度，從而得出氧化鎂的濃度。本法測定水泥中的氧化鎂是通過酸溶試樣后，試樣中的氧化鎂轉化為二價鎂離子的形式存在與溶液中，可以直接進行測定鎂含量換算成氧化鎂含量，省去了EDTA絡合滴定法中必需測定的鈣、鎂、錳的總量和鈣含量、錳含量的步驟，達到了很好的精密度與準確度，并且分析速度快，成本低，可大批量測定。滿足了現代化生產和日常分析的需求。

1 實驗部分

1.1 儀器及工作條件

Prodigy全譜直讀電感耦合等離子體發射光譜儀（美國，Leeman）。CID固體檢測器，波長范圍170～900nm，中階梯光柵，分辨率≤0.005nm(200nm處)。工作條件為：功率1.1KW，等離子體氣體流量，冷卻氣流量19L/min，輔助氣流量0.5L/min，霧化器霧化壓力34 PSI，蠕動泵速度1.4mL/min，積分時間20s，重復次數3次。觀測方式水平，驅氣設置為低驅氣。

超純水機（美國阿修羅，AXCLI810-2）；電熱板（或萬能可調節電爐）；電子天平（梅特勒-托利多儀器）；干燥器；聚四氟乙烯燒杯；容量瓶（500mL）。

1.2 試劑及材料

鎂標準溶液：1000?g/mL，用去離子水配制成50?g/mL的儲備液；

氫氟酸（1.15g/cm3～1.18g/cm3，質量分數40.0%）；

高氯酸（質量分數70.0%～72.0%）；

鹽酸（質量分數36.0%～38.0%）；

硝酸（1.39g/cm3～1.41g/cm3，質量分數65.0%～68.0%）；

王水（鹽酸、硝酸以3:1的體積比混合）；

高純氬氣（質量分數 ? >99.99%）；

GSB 08-1356-2008（氧化鎂的含量2.34%）；

GBW03201b-2008（氧化鎂的含量2.05%）；

實驗中所用試劑均不低于分析純級別，實驗用水為超純水（電阻率≥18.3M?）。

1.3 樣品的制備

稱取0.1000g水泥試樣于聚四氟乙烯燒杯中，加入10mL王水（HCl:HNO3=3:1），加熱溶解，完全溶解后再加入4mL～5mL氫氟酸，煮沸數分鐘后，再加入2mL高氯酸，加熱冒煙，白煙冒盡后取下，稍冷加入10mL鹽酸溶解鹽類，冷卻、轉移至500mL容量瓶中，以超純水定容至刻度，待測，同時做空白試驗。

1.4 標準系列溶液的配制

鎂元素標準溶液系列：分別取50?g/mL的儲備液1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL于50mL容量瓶中，用超純水定容至刻度，混勻，得到1.00?g/mL、2.00?g/mL、3.00?g/mL、4.00?g/mL、5.00?g/mL的標準工作液。在ICP光譜儀上進行測定。

2 結果與討論

2.1 分析譜線的選擇

待測鎂元素有多條靈敏線，參考儀器中所提供的鎂元素分析線的信噪比及受干擾情況選擇多條分析線，通過試驗最終確定信噪比高、背景干擾小的鎂元素的分析線。分析譜線選擇兩條，這樣可以提高分析的準確度，所選擇譜線為285.213nm和279.553nm。

2.2 工作曲線

以配制好的1.00?g/mL、2.00?g/mL、3.00?g/mL、4.00?g/mL、5.00?g/mL的鎂元素標準溶液系列，按照設定的分析程序對鎂元素做標準工作曲線，工作曲線的截距、斜率及相關系數如下表1所示。

2.3 分析結果與精密度

按照設定的分析程序，分別測定空白溶液和試樣溶液，計算待測物質的含量，對樣品進行6次平行分析測定，計算相對標準偏差，結果如表2所示。（試樣選擇水泥標樣GSB 08-1356-2008）

2.4 加標回收率試驗

準確稱取0.1000g水泥試樣，加入標準溶液，按選定的方法對試樣預處理并進行加標回收率試驗，結果如表3所示。（試樣選擇兩種水泥標樣，型號如下表所示。）

2.5 基體效應的影響及消除

本方法中水泥樣品的稱樣量僅為0.1000g，溶樣后定容至500mL容量瓶中，基體干擾元素濃度很低，本方法選擇的待測元素的分析譜線在此分析條件下，基體干擾較小。另外，采用基體匹配法對分析樣品進行對比試驗，結果也顯示基體影響較小。本實驗中利用計算機操作軟件進行背景扣除。

2.6 實際樣品的測定

方法建立起來后，對實際樣品進行測定，并與其他檢測機構進行了比對。三明某水泥檢測機構采用GB/T 176-2008標準中的EDTA滴定差減法（代用法）和龍巖的某水泥檢測機構采用GB/T 176-2008標準中的原子吸收光譜法（基準法）進行測試，本單位采用電感耦合等離子體發射光譜法進行測試。一共測試了20個水泥試樣，結果顯示三家測試結果基本一致。按照GB/T 176-2008標準中規定，同一種方法而不同實驗室測試氧化鎂的再現性為0.25%，我們三家采用三種方法進行測試，再現性都在0.17%之內，本方法得到了確證，說明本方法測試水泥中氧化鎂含量是準確、可行的。測試結果如表4所示。

3 結論

用電感耦合等離子體發射光譜儀（ICP-AES）測定水泥中的MgO，采用基體匹配法，用以消除基體干擾的影響，經過加標回收率、精密度以及樣品比對等試驗的研究，得到方法的相對標準偏差（RSD）為1.07%，檢出下限達到0.001%，加標回收率為89.2%、95.2%。表明該操作方法準確、簡便、快速。

[1] 中華人民共和國國家標準.水泥化學分析方法GB/T 1765-2008[S].北京：中國標準出版社出版.2008，25-34．

[2] 陳新坤．電感耦合等離子體原子發射光譜法原理和應用[M]．天津：南開大學出版社，1987，196．